CN108445336A - 一种配电网有功泄漏电流在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网有功泄漏电流在线测量方法，应用于中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网的有功泄漏电流测量，其步骤为：通过配电网零序电压互感器向配电网注入一非工频的特定频率电流信号；在消弧线圈内部电压互感器测量返回的电压信号；计算配电网对地泄漏电导和配电网有功泄漏电流。本发明实现了有功泄漏电流的在线测量，测量时不需改变配电网一次侧接线，不影响配电网正常运行，且可消除电压互感器内阻抗及阻尼电阻的影响，具有测量安全、简便、经济和精度高的特点。

Description

一种配电网有功泄漏电流在线测量方法

技术领域

本发明涉及一种配电网有功泄漏电流在线测量方法，适用于中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网的有功泄漏电流在线测量。

背景技术

我国电力规程规定当10kV和35kV配电网电容电流分别大于30A和10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，因此，我国中低压配电网现普遍采用中性点经消弧线圈接地方式。我国现行国标 (GBJ63-83)规定60kV及以下配电网，故障点的接地残流不得超过10A。有文献指出我国某煤矿发生接地故障后接地电流中的有功分量电流的幅值能达到13.05A，过高的有功分量能够维持接地电弧的燃烧，严重威胁到人身的安全。准确、快速地测量配电网有功泄漏电流有利于分析配电网零序过电压及精准限制接地故障残流大小，从而保证了配电网更加安全、可靠的运行。

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定在正常运行情况下的消弧线圈接地系统，中性点长时间的电压位移不应超过额定相电压的15%。由于调节消弧线圈档位时容易与对地电容发生并联谐振，在中性点产生过电压。因此，常采用在消弧线圈上串联阻尼电阻的方式抑制谐振，从而限制中性点位移电压。

国内外很少有配电网对地泄漏电阻和有功泄漏电流的测量方法，仅有对地电容测量方法。传统的对地电容测量方法主要分为直接法和注入信号法。直接法主要包括单相金属接地法，该方法操作复杂，存在安全隐患，难以推广运用。注入信号法主要有两种：一种是从电压互感器注入三个频率不同的电流信号，测量开口三角侧电压幅值，求解配电网有功泄漏电流；另一种是向配电网电压互感器开口三角侧注入两个不同频率的恒流信号，测量返回电压信号，计算出配电网对地电容和电容电流。发明专利2007100345558提出了一种在线测量配电网对地电阻和阻尼率的方法，但没有考虑消弧线圈串联的阻尼电阻影响，不能应用于中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网的有功泄漏电流在线测量。

综上所述，国内外亟需一种考虑阻尼电阻影响的中性点经消弧线圈接地配电网有功泄漏电流在线测量方法。

发明内容

针对阻尼电阻大大降低有功泄漏电流测量精度的问题，本发明提出了一种能消除阻尼电阻影响的配电网有功泄漏电流在线测量方法，应用于中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网的有功泄漏电流在线测量。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：

1）通过配电网零序电压互感器向配电网注入一特定频率为的电流信号；

2）从消弧线圈内部电压互感器二次侧测量返回的电压信号 ；

3）计算配电网对地泄漏电导： ，配电网有功泄漏电流： ；其中， 为消弧线圈电感值，为消弧线圈串联的阻尼电阻值， 为配电网零序电压互感器变比，为消弧线圈内部电压互感器变比， 为配电网相电压。

为了更好地实现发明目的，本发明可进一步采用如下技术手段：上述步骤1）中，其中特定频率 为非工频或工频的整数倍。

本发明的有益效果在于：

（1）与传统应用于消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网有功泄漏电流的测量方法相比，该测量方法完全消除了电压互感器内阻抗和阻尼电阻的影响，大大提高了测量精度，且能实时在线测量；

（2）测量过程不影响电网正常运行，且参数测量在低压侧，测量安全快速、操作简单，大大降低了测量过程对测量人员的人身伤害威胁。

附图说明

图1为中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网有功泄漏电流测量接线图。

图2为中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网测量等效电路图。

图3为注入电流的配电网零序电压互感器测量等效电路图。

图4为测量返回电压的消弧线圈内部电压互感器测量等效电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的内容作进一步的说明和解释。

如图1所示， 、 、 为配电网三相电源，g _A 、g _B 、g _C 为配电网三相对地泄漏电导，C _A 、C _B 、C _C 为配电网三相对地电容，L _p 为消弧线圈，R ₀ 为阻尼电阻。首先，通过配电网零序电压互感器向配电网注入一特定频率为 的电流信号；其中，特定频率 为非工频或工频的整数倍。然后在消弧线圈内部电压互感器二次侧测量返回的电压信号 。

此时，测量等效图如图2所示。其中， 为配电网对地电容， 为配电网对地泄漏电导， 为注入电流折算到一次侧的值，即 ，其中k ₁为消弧线圈内部电压互感器变比， 为电压信号 折算到一次侧的值，即 ，其中为消弧线圈内部电压互感器变比。根据串联分压定理，中性点电压为：

（1）

将串联的消弧线圈 和阻尼电阻 进行并联等效， 和 分别表示并联等效后的消弧线圈电感值和阻尼电阻值，由等效前后总导纳值不变，可得：

（2）

将式（2）化简可得：

（3）

由式（3）等号左右两侧电导和电纳分别相等，可得：

（4）

根据测量等效电路，可得：

（5）

由式（1）和式（4），将式（5）化简后可求得配电网对地泄漏电导为：

（6）

则配电网有功泄漏电流为：

（7）

其中， 为配电网相电压。

由于传统的有功泄漏电流测量方法忽略了阻尼电阻的影响，从而在计算有功泄漏电流时有较大误差。采用本发明所提配电网有功泄漏电流测量方法，则可完全消除阻尼电阻的影响。

进一步地，分析电压互感器内阻抗对测量精度的影响。图3为注入电流的配电网零序电压互感器测量等效电路图，R ₁、L ₁分别为配电网零序电压互感器一次侧漏电阻和漏电感，R ₂、L ₂分别为配电网零序电压互感器二次侧漏电阻和漏电感归算到一次侧的值，R _m 、L _m 分别为其励磁电阻和励磁电感。注入电流信号 经配电网零序电压互感器二次侧注入配电网，由于电压互感器励磁阻抗远远大于短路阻抗及系统对地容抗，从而励磁回路可以忽略，等效为开路；因此，注入配电网的电流由测量装置输入的电流信号 确定，可以消除电压互感器内阻抗的影响。图4为测量返回电压的消弧线圈内部电压互感器测量等效电路图；、 分别为消弧线圈高压侧漏电阻和漏电感， 、 分别为其励磁电阻和励磁电感；由于消弧线圈铁芯有间隙，消弧线圈电感为： ，且远小于，可以忽略；消弧线圈电阻为： ，阻值远小于感抗，可以忽略；、分别为消弧线圈内部电压互感器二次侧漏电阻和漏电感归算到一次侧的值，测量消弧线圈内部电压互感器二次侧返回的电压信号时，由于电压互感器二次侧开路， 、 的压降近似为零，因此二次侧测得的电压同样不受消弧线圈内部电压互感器二次侧绕组阻抗的影响。

由此可知，采用本发明所提配电网有功泄漏电流测量方法时，电压互感器内阻抗对配电网有功泄漏电流测量的影响同样可以忽略，进一步提高配电网有功泄漏电流的测量精度。

采用本发明所提方法测量某10kV中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网有功泄漏电流，其消弧线圈电感值和阻尼电阻值分别为L _p =400mH、R ₀ =40Ω，配电网零序电压互感器变比与消弧线圈内部电压互感器变比为k ₁=k ₂=100。当从配电网零序电压互感器二次侧向配电网注入一频率为的电流信号 A，其中， =122.8π rad/s。从消弧线圈内部电压互感器二次侧测量到返回的电压信号为V。

则根据公式（6）可计算出配电网对地泄漏电导为：

由配电网对地电容值，根据公式（7）可计算出配电网有功泄漏电流为：

采用本发明所提方法测量配电网有功泄漏电流结果与实际值的比较如表1所示。根据测量结果误差可以看出，本发明所提方法测量误差低于0.2%，精度高，可以实现对中性点经消弧线圈串联阻尼电阻接地配电网有功泄漏电流的准确测量，满足配电网的实际运行要求。

表1

	测量值	实际值	误差
				配电网对地泄漏电导/μS	91.03	91.13	0.11%
配电网有功泄漏电流/A	0.525	0.526	0.19%

Claims (2)

1.1）通过配电网零序电压互感器向配电网注入一特定频率为的电流信号 ；

2）从消弧线圈内部电压互感器二次侧测量返回的电压信号 ；

3）计算配电网对地泄漏电导： ，配电网有功泄漏电流： ；其中， 为消弧线圈电感值，为消弧线圈串联的阻尼电阻值， 为配电网零序电压互感器变比，为消弧线圈内部电压互感器变比， 为配电网相电压。

2.根据权利要求1所述的配电网有功泄漏电流在线测量方法，其特征在于：所述步骤1）中，其中特定频率为非工频或工频的整数倍。